【文章內容簡介】 得了重大突破。到90年代初，歐洲和日本已有小部分高爐月均噸鐵噴煤超過了200kg大關，如：1991年l0月英國鋼鐵公司斯肯索普工廠維多利亞女王號高爐201kg(粒煤)，1992年11月德國蒂森公司施韋爾根1號高爐200．6kg，1992年11月荷蘭霍戈文公司艾莫依登廠6號高爐205kg，1993年11月日本新日鐵君津廠3號高爐200kg、1994年l0月NKK公司福山廠4號高爐218kg等指標均已是當時的世界一流水平。高爐噴煤對現(xiàn)在高爐煉鐵技術來說是一項重要的技術革命。所謂高爐噴煤，就是指從高爐風口向爐內直接噴吹磨細了的煤粉（無煙煤、煙煤或兩者的混合煤粉以及褐煤），以代替焦炭向高爐提供熱量和還原劑。它的意義在于：，降低了焦化，使高爐煉鐵的成本大幅下降。，是高爐穩(wěn)定順行。因為噴吹煤粉會使風口前理論燃燒溫度降低，導致理論燃燒溫度降低的主要原因有：1） 高爐噴吹煤粉后煤氣量增加，加熱煤氣需要消耗熱量；2） 噴吹煤粉帶入的熱量少，而焦炭進入風口區(qū)時已被充分加熱，溫度高達1450~1500℃，而噴吹的煤粉溫度不超過100℃；3） 煤粉中的碳氫化合物分解需要熱量。，氫氣提高了煤氣的還原能力和穿透擴散能力，有利于礦石的還原和高爐操作指標的改善。，不僅緩解了焦煤的供需緊張狀況，也減少了對煉焦設施的投資和建設，更降低了煉焦生產(chǎn)對環(huán)境的污染。根據(jù)制粉裝置到高爐距離的遠近、煤粉倉，噴吹罐安放位置的差異、噴吹管路的粗細、噴吹壓力的高低、輸送濃度的大小以及噴槍形式的不同，可以有直接噴吹、間接噴吹；串罐噴吹、并罐噴吹；總管噴吹、多支管噴吹；高壓噴吹、常壓噴吹；濃相噴吹、稀相噴吹和氧煤槍噴吹、常規(guī)槍噴吹等各種形式的噴吹。不同的設備結構和組合可以產(chǎn)生以下幾種較成熟的工業(yè)性生產(chǎn)流程。 1．德國KvTTNER流程煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→流化小罐→噴吹支管→噴槍；支管上裝有流量計和二次風入口，安裝位置前者靠近噴吹罐出口，后者靠近高爐。近十多年來，KvTTNER公司又推出了一種新流程：煤粉倉→并列噴吹罐→流化小罐→總管一分配器一支管一氧煤噴槍，并得到了更多的推廣。新流程為雙罐、雙總管和雙分配器形式，仍然使用氮氣加壓、流化，采用濃相輸送。上鋼一廠2500m3高爐噴煤選用的即是KvTTNER新流程，但是未用氧煤噴槍。此外，重鋼高爐噴煤也選用了KvTTNER新流程(常規(guī)噴槍)，所不同的是該廠5號三座高爐共用一套噴吹裝置，這套裝置已于2001年11月投產(chǎn)，運行正常。2. 美國阿姆科(ARMCO)流程煤粉倉→并列噴吹罐→總管→分配器→支管→常規(guī)噴槍。與新KuTrNER流程不同的是ARMCO流程使用3個噴吹罐，一根總管、一個分配器；總管既變徑，局部還要變形，為確保足夠的分配精度，分配器必須置于高爐爐頂，所有支管也必須等徑、等長、等形狀。加壓、流化使用氮氣，因為是稀相輸送，所以還需添加壓縮空氣。寶鋼1高爐噴煤即屬阿姆科流程。3．日本住友流程煤粉倉→并列噴吹罐→旋轉給料器→噴吹小罐→總管→第一分配器→第二分配器→支管→噴槍。住友流程總管上裝有壓差式流量計與旋轉給料器共同調節(jié)噴煤總量，控制和設備組成均較復雜，和歌山5高爐噴煤即為這種流程。4．日本川崎流程煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→多支管→噴槍；噴吹罐上出料，底部設有攪拌器并在支管出口處接人二次風(壓縮空氣)稀釋。寶鋼2高爐噴煤即屬川崎流程。5．盧森堡Paul Wurth流程歷史上PW公司與KvTTNER公司曾有過一段較長時間的合作，因此無論新流程還是老流程，兩家的差異都不大，基本上大同小異，僅在個別設備的選用上有出入。如老流程中PW用旋轉給料器代替了KvTTNER的流化小罐；新流程中用聲納管代替了阻損管、用流化噴嘴代替了流化罐、增設泄壓氣回收裝置等。武鋼5號高爐噴煤選用的即是PW流程，已于2002年投產(chǎn)。6．混合型流程煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→總管→分配器→支管→噴槍；這是在上述多支管流程基礎之上的一種改良流程。也可以稱作混合流程。寶鋼3號高爐噴煤用的即是該種流程。7．英鋼聯(lián)粒煤噴吹流程煤粉倉、中間罐、噴煤泵三罐串接→總管→分配器→支管→噴槍；主要特點是用噴煤泵代替了傳統(tǒng)的噴吹罐，中間罐與噴煤泵之間使用圓頂閥聯(lián)接，同樣條件下，噴煤泵工作壓力通常小于傳統(tǒng)噴吹罐工作壓力，噴煤泵出口設有由變頻電機驅動的旋轉給料閥。斯肯索普安娜女王號高爐及克里夫蘭4號高爐采用的即是典型的粒煤噴吹流程；其中，克里夫蘭4號高爐的設計噴煤比競高達匪夷所思的400kg／t，是迄今為止煤比最高的設計。以上各流程均有噸鐵噴吹200kg的能力和生產(chǎn)實績，但無論是濃相或稀相，無論使用氧煤噴槍與否，抑或噴吹粉煤粒煤，近十年來新建噴煤裝置采用較多的流程當屬并罐、總管加分配器流程。本世紀60年代高爐噴煤技術開始發(fā)展和應用，至8O年代得到廣泛應用。最近10年，世界高爐噴煤技術發(fā)展很快，普及率、噴吹量、計量及自動控制水平在不斷提高，噴吹技術也有創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。高爐鼓風中含氧每增加1％，可增產(chǎn)3％，可多噴煤8～lOkg／t。原蘇聯(lián)是世界上富氧率最高的國家，鼓風中含氧一般在3O％左右。西歐、日本由于鋼鐵限產(chǎn)，鼓風含氧一般只有22％～23％（有的高爐不富氧鼓風)。我國鞍鋼2號高爐在“七五”期間進行富氧大噴煤量試驗，鼓風含氧由21％％，噴煤量由73 kg／t提高到170kg／t，／m3d、焦比428 kg／t的好成績。高爐富氧大噴煤量操作與常規(guī)的富氧鼓風不同，是用煤氧噴槍提高煤粉燃燒區(qū)局部氧氣濃度，以促進煤粉在風口區(qū)的燃燒和氣化。國內外理論和實踐都證明在相同富氧量條件下，采用高爐直吹管及風口區(qū)局部富氧的方式出提高整個鼓風含氧量更合理。富氧大噴畋是投資少、增鐵節(jié)焦有效且簡單易行的措施，已成為當今世界煉鐵技術發(fā)展的趨勢。比利時和法國等國的煉鐵工作者正在研究和開發(fā)等離子加熱器促進煤粉燃燒的技術，以提高噴煤數(shù)量。利用高爐噴煤設施開發(fā)復合噴吹技術，除噴吹煤粉外，可根據(jù)高爐冶煉的需要同時噴吹鐵礦粉或熔劑。如日本住友金屬工業(yè)公司利用停爐的和歌山3號高爐，在一個風口進行了超復合鼓風法的試驗。從風口同時大量噴吹煤粉(200kg／t)和礦粉(200 kg／t)，在煤粉的燃燒性、礦粉的熔融還原性方面得到了有益的經(jīng)驗。日本川崎鋼鐵公司開發(fā)了多功能噴煤裝置。除噴吹煤粉外，還可噴吹礦粉和石灰粉。該裝置已應用于千葉廠5號、水島廠4號高爐上，效果良好。英國鋼鐵公司的斯肯索普廠、雷文斯克雷格廠首先采用粒煤噴吹技術并獲成功。斯肯索普廠噴吹的粒煤粒度95％雖小于2 mm，但只有10％～3O％小于74μm， 其三座高爐通常噴煤量為150kg／t。在1991年1O月到1992年2月進行的l8周試驗期間，維多利亞女王號高爐平均噴煤量為196 kg／t，最后4周的平均噴煤量達207 kg／t，焦比降至289kg／t，達到世界領先水平。原西德的克勒克納鋼鐵公司，瑞典的律勒歐鋼鐵廠、德國的洛爾豐特鋼鐵廠的高爐也相繼采用了粒煤噴吹技術，美國伯利恒鋼鐵公司也正在伯恩斯港廠C、D兩座高爐上安裝粒煤制備和噴吹系統(tǒng)。高爐應用噴煤技術始于6O年代，進入9O年代后，西歐、美國和日本的一批焦爐開始老化，由于焦煤資源日益短缺，加上環(huán)保及投資等原因，很難新建和改造焦爐，必須大幅度降低焦炭消耗。因此，噴煤成為彌補焦炭缺口的有效措施，并成為高爐技術發(fā)展的必然趨勢。目前，這些國家的高爐噴煤已較普遍，噴煤量和用氧量不斷提高，噴煤工藝與配套技術日臻完善。日本、西歐國家約2/3的高爐噴煤，一些高爐的平均噴煤量已達140～l8O千克／噸鐵，日本鋼管公司福山廠4號高爐自l994年10月創(chuàng)造和保持了218千克／噸鐵的噴煤記錄。英國、意大利、荷蘭在聯(lián)營公司的支持下，準備投資600萬英鎊，在一座爐缸直徑為6米的高爐上進行富氧噴煤煉鐵試驗，其目標噴煤量為300～400千克／噸鐵，國外大噴煤量高爐用氧量達到40～70m3／噸鐵，噴吹的煤種已向煙煤或煙煤加無煙煤發(fā)展。我國由于優(yōu)質煉焦煤資源和運輸供應日益緊張，冶金企業(yè)近1/3的焦爐接近老化，優(yōu)質焦炭的生產(chǎn)供應已成為鋼鐵工業(yè)發(fā)展的限制的限制之一。但我國非煉焦煤資源豐富，并且分布較廣，用這些煤部分替代焦炭已成為保證鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必要措施和煉鐵系統(tǒng)結構優(yōu)化的中心環(huán)節(jié)。高爐大量噴煤粉可以大幅度降低成本和消耗，利于提高鋼鐵產(chǎn)品的競爭力。我國現(xiàn)在1000m3以上的高爐有38座，若噴煤量增加到100千克／噸鐵，就可節(jié)約焦炭130萬噸，生鐵成本降低約4元／噸，噴煤時富氧量增加1％，可增產(chǎn)鐵3～5％。發(fā)展煤氧強化煉鐵工藝可以改造現(xiàn)有高爐，從而少建新高爐、新焦爐，節(jié)約大量投資，還有利于環(huán)保。因此，發(fā)展和采用高爐氧煤強化煉鐵新工藝意義十分重大。我國是世界上高爐采用噴煤技術較早的國家之一，近年來冶金部大力推動噴煤技術的發(fā)展和應用，取得了重大效果。全國噴煤量從l990年的218萬噸，到1995年將近翻一番，1996年計劃達到450萬噸。噴煤比也持續(xù)上升，重點企業(yè)平均噴煤比大于60千克／噸鐵。目前，重點企業(yè)有噴煤裝置的高爐已占全部高爐的90％。從l990年到l993年，噴煤代替的焦炭可多生產(chǎn)鐵160萬噸，少建焦爐節(jié)約投資約l0億多元，我國的噴煤工藝技術也有很大提高。1995年在鞍鋼3號高爐所進行的工業(yè)試驗連續(xù)個月噴煤量達到203千克／噸鐵，成為世界上高噴煤量連續(xù)操作時間最長的高爐。焦比降到367千克／噸鐵，／天立方米，各項技術經(jīng)濟指標良好，達到了國際先進水平。這標志著我國已掌握了高爐富氧噴煤時高爐操作調劑、噴吹設備和相關條件等全套技術，使我國氧煤煉鐵技術總體水平有很大提高。開發(fā)的新工藝如煙煤噴吹工藝、噴吹系統(tǒng)新流程、制粉系統(tǒng)新流程、高濃度輸送、分配、檢測和控制新技術都達到很高水平，高爐氧槍及安全技術、高爐的一些特殊檢測設備、氧煤燃燒等一些應用理論研究已躍居世界領先水平。噴煤技術還給包鋼復合礦的強化冶煉提供了新途徑，“八五”前，我國高爐僅能噴吹無煙煤，現(xiàn)在鞍鋼、寶鋼、酒鋼、唐鋼、蘇鋼、石家莊鋼鐵廠都可噴煙煤，煙煤噴吹安全技術也在實際中得到應用?？梢哉f我國高爐噴吹煙煤的關鍵技術已經(jīng)過關。高爐氧煤強化煉鐵新工藝的推廣應用不僅給鋼鐵企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益，還促進了鋼鐵工業(yè)的結構優(yōu)化，很好地引導了基建和技術改造的投資。盡管我國高爐噴煤技術有了長足的進步和發(fā)展，但還存在下列問題：1）噴煤量增長速度不能滿足要求統(tǒng)計表明，從l990年到l994年問平均年增噴煤量28萬噸，年增噴煤總量最多的1995年達到55萬噸。據(jù)預測，“九五”末期我國高爐噴煤量將努力爭取達到l000萬噸，需要年均增加100萬噸以上，顯然，目前的增長速度不能滿足要求，需要大力普及，加快發(fā)展。2）噴煤整體水平較低因為我國絕大部分高爐噴煤設備是在70～80年代建設的，工藝流程已經(jīng)落后，設備陳舊，僅鞍鋼等少數(shù)企業(yè)對噴煤系統(tǒng)進行了現(xiàn)代化改造。雖然近年一些新建的現(xiàn)代化高爐新建了噴煤設備，但大多數(shù)卻依然采用老流程 這些老流程存在下列共性問題：制粉設備陳舊、不配套，制約了制粉能力，限制了噴煤量的增加；熱風爐風溫普遍呈下降趨勢，在這種條件下要擴大噴煤量是困難的，甚至是不可能的。改造熱風爐提高風溫迫在眉捷；噴煤量要提高到120千克／噸鐵上，富氧是必不可少的工藝條件。但我國高爐尚無專用氧氣機，使用煉鋼親氧常常得不到保證，致使噴煤量不可能達到150～200千克／噸鐵；原燃精條件差，不利于改善料往透氣性，從而阻礙噴煤量的增加。統(tǒng)計表明，生鐵產(chǎn)量約占5％的重點鋼鐵企業(yè)噴煤量占全國噴煤總量的80％，其余為生鐵產(chǎn)量約占27％的地方骨干企業(yè)的噴煤量；從噴煤設施的建設來看，18家重點企業(yè)中還有1家沒有噴煤設備，36家地方骨干企業(yè)中有15家沒有噴煤設備，地縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的高爐，全無噴煤設備?？梢姡郀t噴煤普及不夠。1．噴煤目標綜合考慮焦炭平衡能力、原燃料質量、高怕設備狀況以及其它條件，我國高爐噴煤技術將形成分層次發(fā)展的格局。在“九五”末期，我國重點企業(yè)和地方骨干企業(yè)基本上都要噴煤，多數(shù)高爐在不富氧條件下噴煤80～100千克／噸鐵，在富氧2～4％時噴謀量達到150千克／噸鐵，有條件的企業(yè)，可進一步提高富氧率，噴煤量達到150～200千克／噸鐵，少數(shù)大型高爐噸鐵噴煤量將超過200千克。2．超高噴煤量噸鐵250千克工業(yè)試驗目前，西歐、日本的一些高爐實現(xiàn)了200千克／噸鐵的目標后，正在向350千克／噸鐵的目標努力；我國天津鐵廠也將于1996年進行250千克／噸鐵的超高噴煤量工業(yè)試驗。目前，各項技術準備工作正在按計劃進行。3．噴煤設備的現(xiàn)代化改造目前，鞍鋼完成了全國10座高爐的l3套噴煤設備的現(xiàn)代化改造，形成了150萬噸／年的噴吹能力，并在制粉能力80萬噸的基礎上，計劃新擴建80萬噸制粉能力的車間，現(xiàn)已進人施工設計、設備訂貸階段，1996年底可望投產(chǎn)。寶鋼、首鋼、武鋼等企業(yè)亦已著手改造噴煤設備和擴大噴煤能力，這些企業(yè)的高爐噴煤量將有太幅度的提高.4．建設一批新的高爐噴煤設施目前，重點企業(yè)中的重慶鋼鐵公司高爐噴煤工程已完成初步設計，宣化鋼鐵公司1260m3高爐噴謀已完成可行性研究；地方骨干企業(yè)中的成都鋼鐵廠等一批新的高爐噴煤設施將著手建設?？梢灶A見，隨著焦炭價格的進一步上漲和供應短缺加劇，噴煤經(jīng)濟效益將越來越好，有一大批地方骨干企業(yè)中尚未建設噴煤設施的高爐和地方煉鐵廠100m3級的小高爐將在“九五”期間建設噴煤設施。5．高爐噴煤技術的完善和進一步發(fā)展為了滿足高爐大幅度提高噴謀量，以下技術將會得到進一步的發(fā)展和完善：高爐氧煤槍富噴煤技術；高爐噴煤計算機控制技術；高爐噴吹粒煤技術；高爐大噴煤量的冶煉操作技術等。此外，還要著手試驗煤、礦粉復合噴吹技術等。2 高爐噴煤噴吹自動化控制整體方案 噴吹工藝及檢測點布置 按煤粉噴吹過程的流向分，噴吹設備的最上方是煤粉倉。在煤粉倉上是布袋收粉裝置。煤粉倉是常壓罐體，在設計方案中需設置3點熱電阻測量煤粉倉溫度；設置1臺料位測量雷達來測量料位；設置1個壓力測量裝置；設置2個氧含量測量裝置和1個一氧化碳測量裝置。在煤粉倉中設置1個煤粉倉放散閥；設置1個煤粉倉流化閥；設置1個煤粉倉下錐形閥。煤粉倉下接中間罐，煤粉倉與中間罐之間采用軟